香蕉莖桿壓榨脫水及其資源化利用技術(shù)研究.pdf

1、我國是全球第二大香蕉生產(chǎn)大國。每年香蕉收獲后，副產(chǎn)物——香蕉莖稈數(shù)量急劇增加。由于香蕉莖稈具有體積龐大，含水量高，蕉農(nóng)勞動強度大，加工處理困難，資源利用率低，污染環(huán)境等特點，如何高效環(huán)保地處理香蕉莖稈成為了香蕉生產(chǎn)發(fā)展中面臨的難題。基于農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用與環(huán)保并重的理念，本文把目前當做廢棄物大量丟棄的香蕉莖稈作為一種可再生資源加以利用。目前國內(nèi)外對于玉米秸稈等利用較多，而對于香蕉莖稈資源化利用不多，尤其是香蕉莖稈和玉米秸稈不同，其本身

2、具有很多特點，因此本論文針對香蕉莖稈資源化利用中存在的問題開展研究，存在問題體現(xiàn)在:首先生物質(zhì)量大，除了香蕉莖稈產(chǎn)量大以外，其原料特性含水量高，體積龐大，因此本文研究工作主要集中在香蕉莖稈脫水工藝及機理研究。其次香蕉莖稈膠質(zhì)含量高，所以論文針對脫膠問題開展研究，比較了化學法、生物法和機械法脫膠提取纖維工藝等，并對四種方法獲得的纖維產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)及性能進行評價。除了對目前大家關(guān)注點較高的香蕉莖稈中所含的纖維研究外，本文還對香蕉莖稈特有的單

3、寧酸的提取和其抗氧化性進行研究，以尋求高附加值地對香蕉莖稈進行利用。主要完成的工作及結(jié)論如下:
　　(1)研究了香蕉莖稈及其纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)，化學成分和新鮮香蕉莖稈的熱學性能。測定了香蕉副產(chǎn)物的含水量、灰分和化學成分，并測定了香蕉莖稈的蛋白質(zhì)含量。分析了不同部位不同層的新鮮香蕉莖稈原料的熱學性能。結(jié)果表明:香蕉莖稈含水量高達92％;香蕉莖稈（干基）主要由纖維素(21.77％)、半纖維素(25.92％)、木質(zhì)素(10.88％)、果膠(

4、3.50％)、脂蠟質(zhì)(3.63％)和水溶物(31.91％)構(gòu)成，可以看出香蕉莖稈原料的非纖維素成分含量較高，纖維素含量較少。
　　(2)研究了香蕉莖稈壓榨脫水工藝及機理。分別采用平板硫化機和縐片機對香蕉莖稈進行了液壓壓榨和輥筒壓榨實驗，結(jié)果表明:在液壓壓榨實驗中，當液壓壓力、香蕉莖稈直徑在一定范圍內(nèi)，隨著液壓壓力的增大，脫水率呈線性增長的趨勢;在輥筒壓榨實驗中，當進料厚度不變，輥筒間隙增大時，脫水率呈線性下降的趨勢。在輥筒壓榨香蕉

5、莖稈的機理研究中，基于K.L.Johnson非經(jīng)典接觸理論建立了輥筒間隙與壓力的理論力學模型。為了便于工程應用，引出了相對間隙的概念，提出了相對間隙與脫水率的模型方程，探討了輥筒壓榨中香蕉莖稈汁液的流動模型。
　　(3)綜合比較液壓壓榨和輥筒壓榨的特點及適用性，選擇輥筒壓榨作為自動調(diào)整壓輥式香蕉莖稈壓榨機的壓榨形式。在此基礎(chǔ)上，自主設(shè)計制造了自動調(diào)整壓輥式香蕉莖稈壓榨機，該機可根據(jù)原料的直徑自動調(diào)整輥筒間隙，通過對香蕉莖稈整桿壓榨

6、脫水實驗，脫水率達到50.2％。
　　(4)采用化學法、超聲-半纖維素酶-果膠酶法、蛋白酶-果膠酶法和機械刮麻法四種方法對香蕉莖稈脫膠工藝進行了研究，得到了在四種較佳工藝條件下制備的香蕉莖稈纖維產(chǎn)品。綜合環(huán)境、工藝流程長短、纖維精細化程度等因素對比分析了四種工藝技術(shù)的優(yōu)缺點，提出蛋白酶-果膠酶法脫膠提取香蕉莖稈纖維工藝具有較好的應用發(fā)展前景。
　　(5)系統(tǒng)地研究了化學法、超聲-半纖維素酶-果膠酶法、蛋白酶-果膠酶法和機械刮

7、麻法獲得的香蕉莖稈纖維產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)及性能。并對它們的熱學性能、力學性能進行測試與分析;探討了香蕉莖稈纖維產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)與纖維力學性能之間的關(guān)系。根據(jù)纖維增強復合材料的理論，提出了半纖維素的降解是造成超聲-半纖維素酶-果膠酶法獲得的香蕉莖稈纖維產(chǎn)品拉伸強度下降的主要原因，從機理上驗證了半纖維素在香蕉莖稈纖維中粘附于纖維素之間，起到了增強作用。
　　(6)本文以脫水后的香蕉莖稈為原料，設(shè)計了香蕉莖稈單寧酸的提取、純化工藝流程，按此條